Generalites sur la geotechnique

Les constructions de routes et de bâtiments jouent un rôle primordial dans le moteur de développement d’un pays. L’existence de ces infrastructures s’avère nécessaire dans un pays. La plus grande partie des transports se fait par les voies routières, les bâtiments non seulement témoignent de l’art et de la créativité de l’homme mais ils reflètent aussi le progrès d’une société. Néanmoins, des problèmes catastrophiques se rencontrent fréquemment dans les constructions de routes et de bâtiments provoquant des pertes des vies humaines et des dégâts considérables .Ces problèmes sont dus aux mouvements de terrain très variés, par leur nature ou par leur dimension .

L’estimation de la sécurité réelle vis-à-vis du risque est une question complexe qui demande beaucoup de connaissance sur les caractéristiques mécaniques du sol outre la reconnaissance du sol et du sous-sol. Ayant été chargé du volet géotechnique et géophysique dans l’entreprise SARA & Cie (Samuel Ranaivo et Compagnie) pendant deux mois, mon stage de fin d’étude m’a permis de réaliser l’importance des essais géotechniques et du géotextile pour le renforcement du sol. Le problème de la RN25 et la construction d’un bâtiment commercial dans l’enceinte de SARA sont soulevés. Conscient du rôle que pourraient jouer la géotechnique et la géophysique à l’étude d’une construction routière et de bâtiment, nous avons choisi ce sujet de mémoire intitulé: « Apport de la géotechnique et de la géophysique dans la construction routière et de bâtiment  » et de prendre comme exemple le cas de la Route Nationale 25 (RN25) et la construction d’un bâtiment commercial au sein de l’entreprise SARA, sise à Antananarivo.

GENERALITES SUR LA GEOTECHNIQUE 

DEFINITIONS ET ELEMENTS CONSTITUTIFS DES SOLS 

Origine et formation

Du point de vue géotechnique, les matériaux constituant la croûte terrestre se divisent en deux grandes catégories : les roches et les sols. Les roches (silice, calcaire, feldspath, …) sont des matériaux durs qui ne peuvent être fragmentés qu’aux prix de gros efforts mécaniques. Les sols, au contraire, sont des agrégats minéraux qui peuvent se désagréger en éléments de dimensions plus ou moins grandes sans nécessiter un effort considérable. Ils résultent de l’altération chimique (oxydation, …), physique (variation de température, gel, …) ou mécanique (érosion, vagues, …) des roches.

Les éléments constitutifs d’un sol

Un échantillon de sol comprend les éléments solides, liquides et gazeux. D’une manière générale, le sol est composé de:
• grains solides
• l’eau
• l’air .

Etat gazeux
Le gaz contenu dans le sol est généralement de l’air pour les sols secs ou un mélange d’air et de vapeur d’eau pour les sols humides. Lorsque tous les vides sont remplis d’eau, le sol est dit saturé.

Etat liquide
Au sein d’un échantillon de sol fin (dimensions <2µm), on distingue plusieurs catégories d’eau :
★ L’eau de constitution qui rentre dans la composition chimique des feuillets.
★ L’eau liée ou eau absorbée qui constitue un film autour de chaque grain. Elle n’est pas mobile et ne s’évacue qu’à des températures très élevées (<300° C)
★ L’eau Interstitielle, qui peut être soit de l’eau libre, soit de l’eau capillaire.

Etat solide
On a vu que les sols résultent de l’altération physique ou mécanique des roches. On conçoit aisément que les grains solides aient la même constitution minéralogique que la roche mère. Ils ont, en général, des dimensions supérieures à 2µm.

LA RECONNAISSANCE GEOTECHNIQUE

Généralités

Tout projet de construction, que ce soit une route ou un bâtiment, doit être étudié avec des données complètes ; ce qui suppose une bonne connaissance du sol de fondation. La reconnaissance géotechnique des sols est le fait de recueillir tous les renseignements nécessaires à l’élaboration d’un rapport géotechnique.

Le programme de la reconnaissance :
❖ tient compte des données géologiques générales de la région,
❖ tient compte des renseignements ou enseignements tirés des constructions voisines, s’il en existe,
❖ est adapté à la nature et aux dimensions générales de l’ouvrage à construire.

Table des matières

INTRODUCTION
PARTIE I : GENERALITES SUR LA GEOTECHNIQUE
I.1 DEFINITIONS ET ELEMENTS CONSTITUTIFS DES SOLS
I.1.1 Origine et formation
I.1.2 Les éléments constitutifs d’un sol
I.1.3 Les différentes familles de sol
I.2 LA RECONNAISSANCE GEOTECHNIQUE
I.2.1 Généralités
I.2.2 Composition d’une reconnaissance géotechnique
I.2.3 Composantes et synthèse d’une reconnaissance géotechnique
I.3 LES ESSAIS GEOTECHNIQUES EN LABORATOIRE
I.3.1. Teneur en eau
I.3.2 Analyses granulométriques
I.3.3 Limites d’Atterberg
I.3.4 Essai de compactage ou Essai Proctor
I.3.5 Essai de portance ou Essai CBR (Californian Bearing Ratio)
I.4.PROCEDURES D’ETUDES GEOTECHNIQUES
I.4.1. Enquête sur le sol
I.4.2. Étude géotechnique sommaire
I.4.3. Étude géotechnique spécifique
PARTIE II : GENERALITES SUR LA METHODE ELECTRIQUE
II.1 LA RESISTIVITE ELECTRIQUE DES ROCHES
II.1.1 Définition
II.1.2 Facteurs influençant la résistivité des roches
II.1.3 La loi d’Archie
II.2 LA MÉTHODE DE RÉSISTIVITÉ ÉLECTRIQUE
II.2.1 Historique et principe
II.2.2 Théorie élémentaire
II.2.3 Le dispositif Wenner
II. 3 IMAGERIE PAR TOMOGRAPHIE ÉLECTRIQUE
II.3.1 L’inversion des pseudosections
II.3.2 Le principe de l’inversion
II.3.3 Matériels utilisés
PARTIE III: APPLICATION DE LA GEOTECHNIQUE A LA CONSTRUCTION ROUTIERE
III.1 RECONNAISSANCE DU TERRAIN
III.1.1 Localisation de la zone d’étude
III.1.2 Reconnaissance géologique
III.1.3 Situation climatique
III.2 TRAITEMENT DES PROBLEMES ROUTIERS
III.2.1 Enoncé des problèmes
III.2.2 La solution proposée
III.2.3 Etude géotechnique de la zone d’emprunt
III.2.3 Mise en œuvre du projet
III .3 SYNTHESE ET PROPOSITION
III.3.1 Synthèse
III.3.2 Proposition
PARTIE IV: APPLICATION DE LA METHODE ELECTRIQUE A LA CONSTRUCTION D’UN BATIMENT
IV.1 RECONNAISSANCE DU TERRAIN
IV.1.1 Localisation du site d’intervention
IV.1.2 Contexte géologique
IV.1.3 Situation climatique
IV.2 APPLICATION DE LA METHODE ELECTRIQUE
IV.2.1 Plan de Masse de l’Entreprise SARA
IV.2.2 Imagerie par tomographie électrique du profil P1
IV.2.3 Imagerie par tomographie électrique du profil P2
IV.2.4 Imagerie par tomographie électrique du profil P3
IV.2.5 Modèles 3D de résultat électrique
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES

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